矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)教學(xué)課件

第六章導(dǎo)行電磁波主要內(nèi)容:◆一般導(dǎo)波傳輸線的特性分析◆金屬矩形波導(dǎo)◆同軸線◆平面?zhèn)鬏斁€◆波導(dǎo)的激勵(lì)與耦合傳輸線(transmissionline):用來(lái)傳輸電磁能量的線路稱為傳輸線或稱波導(dǎo)(waveguide)(廣義的)。傳輸線能導(dǎo)引電磁波沿傳輸線的縱向方向前進(jìn)。被導(dǎo)引的電磁波稱為導(dǎo)行波(guided-wave)。傳輸線的種類:∠雙線同軸線1矩形波導(dǎo)圓波導(dǎo)(兩根金屬線)(外壁、內(nèi)芯為金屬,1之間可填充介質(zhì))K外壁為金屬,內(nèi)部可填充介質(zhì)帶線微帶線介質(zhì)波導(dǎo)光纖(由金屬、介質(zhì)構(gòu)成)(主要由介質(zhì)構(gòu)成)從減少傳輸線損耗和結(jié)構(gòu)工藝的可實(shí)現(xiàn)性等方面考慮,不同頻段、不同需求,使用不同的傳輸線?！裘撞?、分米波以下:雙線、同軸線◆厘米波:空心金屬波導(dǎo)、帶狀線、微帶線◆毫米波:空心金屬波導(dǎo)、介質(zhì)波導(dǎo)、微帶線◆光波:光纖(此劃分界限并不十分嚴(yán)格)61規(guī)則傳輸線的分析方法和一般特性規(guī)則傳輸線:橫截面的形狀、尺寸及媒質(zhì)參數(shù)不隨傳輸線縱向坐標(biāo)變化的無(wú)限長(zhǎng)、直傳輸線。z(縱向)模型假設(shè):1、傳輸線所用導(dǎo)體為理想導(dǎo)體,所用介質(zhì)為理想介質(zhì)。2、求解傳輸線中的電磁場(chǎng)時(shí)假設(shè)傳輸線中無(wú)源。611規(guī)則傳輸線中的電磁波求解方法:無(wú)源時(shí)諧Maxwel程無(wú)源時(shí)諧波動(dòng)方程wx(G)=1G)G)+k2E()=0ⅴxE()=-joH()iv2lG)+k2H()=011v.H()=0y.E()=0求解傳輸線的邊界條件1、z方向無(wú)界、無(wú)變化2、xy平面上有媒質(zhì)交界面求出無(wú)源時(shí)諧波動(dòng)方程的通解,再根據(jù)邊界條件確定通解中的待定常數(shù)。求解傳輸線的無(wú)源時(shí)諧波動(dòng)方程求解思路:(1)分離變量法(教材P168)(2)類比方法①傳輸線的無(wú)源時(shí)諧波動(dòng)方程與無(wú)界空間中的無(wú)源時(shí)諧波動(dòng)方程完全相同,②傳輸線與無(wú)界空間一樣在x方向無(wú)界、無(wú)變化,③傳輸線中導(dǎo)行波向+或<方向傳播,傳輸線中向+z或。類比無(wú)界空間中向+或-z方向傳播的導(dǎo)行波方向傳播的均勻平面波向+z傳播的均勻平面波向+z傳播的導(dǎo)行波無(wú)源時(shí)諧V2E+k2E=0V2E+k2E=0波動(dòng)方程vf+k2=0v2H+k2H=0z方向的邊界條件無(wú)界,無(wú)變化無(wú)界,無(wú)變化表示式中與zjkr類比:e有關(guān)的部分值待定,與x,y方向邊界條件有關(guān)x,y方向的邊界條件無(wú)界、無(wú)變化有界、有變化表示式中與x,y有關(guān)的部分常矢量y的矢函數(shù)E(x,y)Exvex結(jié)論:導(dǎo)行波的表示式EF)HF=H(x,yex2、具體求解:代入EC=E(x,yexEpv2E(+k2E()=0E(r,y)-x+kE(x,y)e-x=0a-E(,y)+k2+y)2(x,y)ae-ay求出→vE(x,)+k2E(x,y)=0|求解:①k?！鷜同理:vn(x,)+k2n(x,)=0}②(ry)x,y方向的邊界條件3、縱向場(chǎng)法直角坐標(biāo)表示式E(r,y)=E1(x,)+E,(x,y)+E2(x,H(x,y)=Hr,yk+H,x,y)+H2r,ykEE、E縱向場(chǎng)法求解縱向分量E